Zeitschrift für Nanomaterialien und molekulare Nanotechnologie

Hohe Effizienz von mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhrenfiltern zur Benzolentfernung aus wässrigen Lösungen: Quantitative Analyse mittels Raman-Spektroskopie

Emad M Elsehly, Chechenin NG, Makunin AV, Motaweh HA, Bukunov KA und Leksina EG

Hohe Effizienz von mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhrenfiltern zur Benzolentfernung aus wässrigen Lösungen: Quantitative Analyse mittels Raman-Spektroskopie

Die Umweltanwendung von mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren (MWCNTs) als neuer Filtertyp zur Entfernung von Benzol aus Wasserlösungen wurde untersucht. Die Oberflächenfunktionalisierung von MWCNTs verbessert ihre Leistung für diese Anwendung. MWCNT-Arrays wurden durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) mit der Sprühpyrolysemethode synthetisiert. Ein Aliquot dieser MWCNT-Arrays wurde mit konzentrierter Salpetersäure oxidiert. Die Fourier-Transformations-Infrarotanalyse zeigte, dass die Peaks, die den Hydroxyl- und Carbonsäuregruppen in oxidierten MWCNTs (O-MWCNTs) entsprechen, intensiver sind als in rohen MWCNTs (R-MWCNTs). Die Bilder der Rasterelektronenmikroskopie zeigten, dass die O-MWCNTs einen geringeren Verschränkungsgrad und kleinere Nanoröhrendurchmesser aufweisen. Energiedispersive Röntgenspektroskopie zeigte einen höheren Sauerstoffgehalt bei O-MWCNTs im Vergleich zu R-MWCNTs. Um die Entfernungseffizienz von MWCNT-Filtern abzuschätzen, wurde Raman-Spektroskopie als quantitative Technik zur Konzentrationsmessung von Benzol in Wasserlösungen durchgeführt und zur Abschätzung der Reinigungseffizienz verwendet. Die Entfernungseffizienz von Benzol durch O-MWCNTs erreichte bei einer Konzentration von 500 ppm 99 %, was auf die Existenz spezifischer π-π-elektronischer Wechselwirkungen zwischen Benzolmolekülen und der Oberfläche von O-MWCNTs hindeutet. Funktionalisierte MWCNTs besitzen ein gutes Anwendungspotenzial für die Wasser- und Abwasseraufbereitung, sorgen für eine hohe Wasserqualität und könnten zur Beseitigung von Umweltverschmutzung eingesetzt werden.